评估机器学习算法用于预测电动汽车的能源消耗:一项比较研究.
Izhar Hussain1,2, Kok Boon Ching3, Chessda Uttraphan4
1Departement of Electrical Engineering, Faculty of Electrical and Electronic Engineering, Universiti Tun Hussein Onn Malaysia, Parit Raja, Batu Pahat, Johar, 86400, Malaysia. izharhussain@bbsutsd.edu.pk.
额外的树木回归器准确预测电动汽车的能源消耗. 这种机器学习模型在有效的电网管理方面表现优于其他模型,这对于增加电动汽车采用至关重要.
科学领域:
- 电气工程 电气工程
- 计算机科学 计算机科学
- 数据科学数据科学数据科学
背景情况:
- 越来越多的电动汽车 (EV) 需要准确的能源消耗预测,以实现稳健的电网管理.
- 有效的电网管理需要精确预测受电动汽车充电模式影响的能源需求.
研究的目的:
- 评估11个不同的机器学习模型的性能,以预测电动汽车的能源消耗.
- 根据历史数据,确定最有效的模型来预测能源使用情况.
主要方法:
- 使用了11个机器学习模型:斜坡回归,拉索回归,K-最近邻居,梯度提升,支持向量回归,多层感知器,XGBoost,CatBoost,LightGBM,回归的高斯过程 (GPR) 和额外树回归器.
- 使用平均绝对误差 (MAE),平均平方误差 (MSE),R2,根平均平方误差 (RMSE) 和规范化根平均平方误差 (NRMSE) 评估模型.
- 使用散射图和时间序列图进行视觉分析,以进行全面的模型评估.
主要成果:
- 额外树木回归器表现出卓越的性能,实现了MAE的0.5888,MSE的3.2683,R2的0.9592,RMSE的1.8078,和NRMSE的0.020.
- 梯度提升和K-最近邻居 (KNN) 也产生了强的结果,尽管变化率略高.
- 非线性和线性模型在预测极端能源消耗水平方面存在局限性,这表明捕捉复杂相互作用存在挑战.
结论:
- 额外的树木回归器对于电动汽车能耗预测非常有效,为电网管理提供了显著的改进.
- 集体和先进的非线性机器学习模型在捕获复杂的时间序列模式以预测能源需求方面表现出有希望.
- 对这些模型的进一步研究可以提高能源预测的准确性,并支持电网稳定性,随着电动汽车集成的增加.
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